阅读说明：本技术 阀、这种阀的用途、包括这种阀的分离器以及操作分离器的方法 (Valve, use of such a valve, separator comprising such a valve and method of operating a separator ) 是由 安德列斯·福格尔贝里 于 2018-05-02 设计创作，主要内容包括：本文献公开了一种阀,该阀包括：主阀关闭体,其被布置在阀的低压侧上并且能够朝着低压侧移动以打开；控制体,其固定地连接至主阀关闭体,以使主阀关闭体的位置相对于控制体的位置固定；控制室,其部分地由控制体限定,由此控制室的容积相对于控制体的位置是可变的；以及控制流体连接器,其用于控制该控制室中的压力。本文献还公开了该阀在用于从气流中分离灰尘和碎屑的分离器中的用途,一种包括这种阀的分离器以及一种操作分离器的方法。(This document discloses a valve comprising: a main valve closing body arranged on a low pressure side of the valve and movable toward the low pressure side to open; a control body fixedly connected to the main valve-closing body, so that the position of the main valve-closing body is fixed with respect to the position of the control body; a control chamber defined in part by the control body, whereby a volume of the control chamber is variable relative to a position of the control body; and a control fluid connector for controlling the pressure in the control chamber. The document also discloses the use of the valve in a separator for separating dust and debris from an airflow, a separator comprising such a valve and a method of operating a separator.)

阀、这种阀的用途、包括这种阀的分离器以及操作分离器的 方法

技术领域

本公开涉及一种阀，涉及这种阀作为用于分离器的清洁阀的用途，涉及一种包括这种阀的分离器，并且涉及一种操作分离器的方法。

更具体地，本公开涉及一种用于分离器的清洁阀，即，涉及一种这样的阀：其用于产生通过分离器的过滤器的反向空气喷射以清洁过滤器。

背景技术

分离器用于从流体流(诸如空气、油或水等)中分离颗粒(包括粉末、粒料、碎屑等)。

一些分离器利用可渗透的分离器主体，该可渗透的分离器主体在流被引导通过分离器主体时截获颗粒。分离器主体可以采取格栅、网或过滤介质的形式。过滤介质可包括理想地对流体可渗透但对要分离的颗粒不可渗透的多孔材料。在许多应用中，过滤材料可以为织造或非织造材料纤维材料。

随着颗粒被截留在分离器主体中，分离器主体将逐渐被堵塞，导致过滤器上的压降增加，从而影响整个系统的效率。

因此，可能有必要维护分离器主体，例如通过更换它或清洁它。

在许多应用中，清洁该分离器主体为所选择的方法，因为这样的分离器主体具有明显长于其堵塞的时间的寿命。

有多种清洁分离器主体的方法，其中一些方法包括将其从其操作位置移开，其他方法包括就地清洁分离器主体。后者可能涉及刮擦、撞击或搅动分离器主体的各种方法。

清洁分离器主体的一种特殊方法是使其经受反向的液体喷射。即，使流体迅速地向后流过分离器主体，从而在正常操作中在上游被截获在分离器主体一侧的颗粒从分离器主体释放，并且优选地被收集和清除。

在正常分离操作期间，相对于分离器中流体和材料的正常流动来定义方向“上游”和“下游”。

在用于从空气中分离颗粒(例如与石材或混凝土的磨碎相关)的重型分离器(本质上为重型“真空吸尘器”)中，通常在分离器的下游布置一个吸力发生器，以使吸力发生器通过分离器并因此通过分离器主体吸入空气。

参考图1，这种重型分离器可以包括：预分离器，其可以具有沉淀室、粗过滤器、旋风分离器或离心分离器的形式，以及后分离器，诸如用于分离未被主分离器截获的最细颗粒的HEPA过滤器。然后，吸力发生器通常将位于主分离器的下游，并且在许多情况下也将位于后分离器的下游。

为了清洁分离器主体，通常关闭分离器入口，同时允许吸力发生器运行，以使在分离器内侧建立负压(即，低于环境压力的压力)。一旦建立了负压，分离器主体下游侧的阀，“清洁阀”就会快速打开，从而将分离器主体的下游侧与较高压力的空气(诸如环境空气)连接，由此使空气向后冲过分离器主体，引起分离器主体的搅拌并释放在分离器主体上游侧截获的颗粒。如果分离器主体被适当地定向，则颗粒将掉落到分离器的底部，在此处可能会被收集和清除。

作为选项，可以提供积聚的加压空气量，其可以沿分离器主体的反方向施加。

因此，清洁程序利用两个阀：在分离器主体的上游侧的入口阀和在分离器主体的下游侧的清洁阀。

入口阀应充分切断至分离器的传入流量。

期望提供一种清洁阀，其坚固并且可以以低成本制造。优选地，清洁阀也应该能够非常快速地打开，以使可以实现突然的反向流量突发。优选地，清洁阀还应当易于维护并且允许自动化。即，应该有可能通过数字控制来操作阀，以使清洁操作可以是完全自动化的，并且在需要时或由操作员命令时可以由控制器启动。

尽管在WO2009041890A2中公开了一种功能良好的清洁阀，但是仍有改进的空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的清洁阀，尤其是一种入口阀，其至少部分地满足通过引言提出的标准。

本发明由所附的独立权利要求限定，在从属权利要求、附图和以下描述中阐述了实施例。

根据第一方面，提供了一种具有预定低压侧的阀，其包括：主阀关闭体，该主阀关闭体布置在该阀的低压侧上并且可朝着低压侧移动以打开；控制体，其固定地连接至主阀关闭体，以使主阀关闭体的位置相对于控制体的位置固定；控制室，其部分由控制体限定，从而使控制室的容积相对于控制体的位置可变；控制流体连接器，其用于控制控制室中的压力；以及触发阀，该触发阀可在打开状态和关闭状态之间移动，并且在其打开状态下将控制室连接至足够高以允许主阀关闭体打开的压力，其中，所述触发阀为压力平衡阀。

通过将阀布置为能够朝向低压侧打开，可以将打开阀所需的外力保持得非常低，并且可以有效地利用较低的压力来迫使阀打开。

通过基于相对于控制室中的压力设定其位置的控制体，来控制主阀关闭体的位置，可以使用较小的空气量来控制主阀关闭体，从而实现主阀关闭体的快速打开。

控制体可具有暴露于控制室的有效面积，该有效面积大于主阀关闭体的暴露于阀的低压侧的有效面积。

术语“有效面积”是指压力作用以提供合力的面积。

控制室可以由控制体、基座主体和挠性膜(flexible membrane)限定，该挠性膜将控制体与基座主体密封地连接，以使控制室的容积是可变的。

主阀关闭体可以形成为大致平坦的(planar，平面的)构件。

控制体可以形成为大致平坦的构件并且平行于主阀关闭体定向。

替代地，控制室可以由控制体限定，形成活塞和气缸，控制体可在控制室中移动，从而控制室的容积是可变的。

该阀还可以包括连接主阀关闭体和控制体的至少一个间隔件。

主阀关闭体可以被朝向其关闭位置偏置。

主阀关闭体可以通过膜或囊状物的张力(视情况而定)或通过单独的偏置装置(诸如弹簧)来偏置。

触发阀可包括：触发空间；第一触发关闭体，可在面向触发空间外部的第一触发座上操作；第二触发关闭体，刚性地连接至第一触发体并且可在面向触发空间内部的第二触发座上操作。

触发关闭体可具有暴露于触发空间的面积，其中这些面积相等或其中这些面积相差+/-小于50％，优选地相差+/-小于25％或相差+/-小于10％。

第一触发座可以布置在触发室的内侧，而第二触发座可以布置在触发室的外侧。

因此，触发阀的内侧的负压(或真空，部分真空)将操作以将第一触发关闭体朝第一触发座拉动，从而提供用于关闭触发阀的操作力。

同时，触发室的内侧的负压将操作以使第二触发关闭体从第二触发座上拉开，从而提供用于关闭触发阀的操作力。

通过选择触发关闭体的面积并且将触发关闭体彼此连接，力分别操作以进行打开和关闭，触发阀可以彼此平衡。

取决于设计，触发空间可以永久地向控制空间开放，并且第一触发座面对环境压力。

可替代地，触发空间可以永久地对环境压力敞开，并且第二触发座面对环境压力。

该阀还可以包括触发构件，该触发构件刚性地连接至触发关闭体并且暴露以用于手动操作者交互。

该阀还可以包括触发致动器，该触发致动器被配置为控制触发阀的状态。

致动器可以为线性致动器，该线性致动器被布置为用于使触发关闭体相对于触发座移动。

根据第二方面，提供了如上所述的阀在分离器中的用途，该分离器用于从载有颗粒的流体流中分离颗粒，其中该阀被布置在分离器主体的下游侧。

分离器主体可以采取格栅、网或过滤介质的形式。

在这种用途中，可通过布置在分离器下游的吸力发生器将流体抽吸通过分离器。

在这种用途中，控制连接器可以在分离器的下游的点处与吸力发生器流体连接，以使施加到控制连接器的压力低于施加到分离器空间的压力。

作为替代方案，控制连接器可以连接至单独的泵装置，该泵装置被布置为向控制室和/或触发空间提供真空和/或压力。

在这种用途中，施加到控制连接器并因此施加到控制室的压力可足以提供控制体关闭力，该关闭力大于由向分离器施加的吸力在主阀关闭体上操作所提供的力。

在这种用途中，分离器可适于从载有颗粒的空气中分离颗粒。

根据第三方面，提供了一种用于从流体流中分离颗粒的分离器，包括：分离器壳体，包围分离器主体；吸力发生器，其在分离器主体的下游侧连接至分离器壳体；载有颗粒的流体的入口，该入口在分离器主体的上游侧连接至分离器壳体；以及如上所述的阀，其中主阀关闭体能够向内操作进入分离器壳体内。

分离器还可包括适于关闭入口的入口阀。

分离器还可以包括单独的泵装置，该泵装置被布置为向控制室和/或触发室提供真空和/或压力。

分离器还可以包括蓄能器，该蓄能器被布置为积聚真空和/或压力，并且被选择性地连接至控制室和/或触发室，以将所述真空和/或压力施加至控制室和/或触发室。

根据第四方面，提供了一种操作分离器的方法，该分离器具有布置在分离器空间中的分离器主体，其中，分离器空间入口被布置在分离器主体的上游，并且分离器空间出口被布置在分离器主体的下游。该方法包括在分离器主体的下游侧上设置如上所述的阀，以使该阀在其关闭状态下防止分离器空间与分离器空间的外侧之间的连通，并且在其打开状态下允许分离器空间与外侧之间的连通，向分离器空间出口施加吸力，向控制室施加足够低的压力，以使在控制体上产生的合力高于在主阀关闭体上的吸力所产生的力，并且使触发阀从关闭位置转换到打开位置，从而减小在控制体上产生的力，以使施加在主阀关闭体上的吸力使主阀关闭体将该阀向外侧打开。

附图说明

图1为包括地板研磨机2和重型真空吸尘器1的系统的示意图。

图2为分离器12的示意性立体图，其可以形成真空吸尘器1的一部分。

图3a至图3b示意性地示出了安装有清洁阀组件124的分离器壳体127的上部。

图4示意性地示出了分离器壳体127的上部和清洁阀组件124，其中触发阀的罩盖被移除。

图5a和5b为阀和控制阀的剖视图。

图6a和6b为清洁阀组件的剖视图。

图7a和7b示意性地示出了图6a和6b所示的阀中的流路。

具体实施方式

在下面的描述中，将参考阀在分离器中的用途来描述该阀，该分离器为在地板研磨环境中有用的重型真空吸尘器的一部分。

参考图1，系统包括地板研磨机2，该地板研磨机可以为具有用于排空研磨残留物的连接器的任何类型的地板研磨机。该系统还包括重型真空吸尘器单元1，其包括图示为旋风分离器的预分离器11；主分离器12，其包括入口121、出口122、入口阀123、清洁阀124和分离器主体126，诸如过滤器。该系统还包括后分离器13，诸如HEPA过滤器和吸力发生器14，其可以包括驱动风扇以产生气流的马达。

图2示意性地示出了具有分离器入口121、出口122、入口阀123和壳体127的分离器12。在壳体127的顶部处也可以看到清洁阀124。

参考图3a-图3b，其示出了分离器壳体127的上部1271，其中清洁阀组件124安装在该上部上。

参考图4，清洁阀124包括阀基座1241，该阀基座可以形成为单独的构件，该阀基座适于安装到分离器壳体127、1271中的开口。可替代地，阀基座1241可以与分离器壳体127、1271集成在一起，诸如与其一体形成。

阀基座1241包括一个或多个阀开口12411，其提供足够大的流动面积以允许迅速流入分离器壳体127所需的空气量。

阀基座1241还提供阀座12412，即阀关闭体1242在其关闭位置要与之配合的座(图5a)。该阀座12412被布置在阀基座1241的面向分离器壳体127的内部的表面上，该分离器壳体的内部将是阀124的低压侧。

在所示的示例中，阀基座1241形成为由一片金属板制成的基板。此外，在所示的示例中，阀基座1241具有大致圆形的形状，即圆形的外周，并且开口12411形成为圆形或环形的段。

阀124还包括阀关闭体1242，当阀处于其关闭位置时，其与阀座12412配合(图5a)。

可以将密封件12421布置为在阀座12412和阀关闭体1242之间进行密封，该密封件要么附接到阀座上，要么附接到阀关闭体(如图所示)。

阀关闭体1242还可以形成为大体上平坦的构件，其形状适于开口的形状并且比开口12411稍大，以使它可以覆盖开口以提供足够的气密性密封。

与该基座间隔开的是控制基座1245。控制基座可通过一个或多个基座间隔件1244a、1244b、1244c、1244d刚性地安装到阀基座1241，从而在阀基座1241和控制基座1245之间提供流动面积Af。

控制基座1245与控制体1247a、1247b和挠性膜1246一起限定了控制室Cc。控制体1247a、1247b经由膜1246连接至控制基座1245，以使控制体1247a、1247b相对于控制基座1241可移动，同时控制室Cc的容积变化。

控制体1247a、1247b通过一个或多个阀间隔件1243a、1243b刚性地连接至阀关闭体1242，以使控制体1247a、1247b和阀关闭体1242始终保持预定的距离和相对于彼此的定向。

控制体1247a、1247b也可以形成为平面构件，诸如由一片金属板形成。

作为一个设计示例，控制体1247a、1247b的朝向控制室Cc暴露的有效面积可以大于阀关闭体1242的暴露于分离器壳体127低压侧的有效面积。

膜1246可以为能弹性地挠曲的膜，诸如橡胶弹性膜。

膜1246可以形成为环形构件，其径向外边缘附接并密封抵靠控制基座1245的外部，并且其径向内边缘附接并密封抵靠控制体1247a、1247b的外部。

可替代地，膜1246可以为圆形构件，其连接至1247a、1247b。

作为另一替代方案，膜1246可以全部或部分地夹在一对控制体构件1247a、1247b之间。

控制基座1245可以形成为大致平坦的构件。在替代方案中，它可以被形成或安装以限定腔室。例如，基座1245可具有侧壁，以便限定大致圆柱形的控制室，该控制室由侧壁、轴向壁、膜1246和控制体1247a、1247b限定，其中膜和控制体1247a、1247b可相对于控制基座1245移动。

布置流体连接器12485以提供至触发室Ct1、Ct2、Ct3以及从那里至触发室/控制室的流体连接，以使可以在控制室Cc中抽真空以关闭该阀关闭体1242。

控制基座1245的轴向壁还可以具有触发开口12451，即，控制室Cc可以通过该开口连接至环境压力Aa，以使阀关闭体1242可以打开。该开口可以设置有任何类型的阀，该阀可以被足够快地打开以允许足够的空气流入控制室Cc以在其中迅速增加压力，以使分离器壳体127中的真空将致使阀关闭体1242打开。

在下文中，将描述可用于控制该触发开口12451的触发阀1248。

参考图6a-图6b，触发阀1248可包括触发阀壳体12481a、12481b，该触发阀壳体限定连接至控制室Cc的至少一个触发室Ct1、Ct2、Ct3。

在所示的示例中，提供了三个相互作用的触发室Ct1、Ct2、Ct3。

第一触发室Ct1提供至控制室Cc的恒定(即，总是打开)连接，并且存在朝向环境压力Aa并朝向第三触发室Ct3的端口开口。

从第一触发室朝向环境压力Aa的端口开口是由第一触发关闭体12482调节，该第一触发关闭体被布置在第一触发室Ct1的外侧，其中它与第一触发阀座St1配合以调节在第一触发室Ct1和环境压力Aa之间的连接。

第二触发室Ct2提供至控制室Cc的恒定连接并容纳第二触发关闭体12483，该第二触发关闭体与第二触发阀座St2配合以调节至环境压力Aa的连接，或者与第三触发阀座St3配合以调节至第三触发室Ct3的连接。

第三触发室Ct3提供至控制连接器12485的恒定连接，并容纳第三触发关闭体12484，该第三触发关闭体与第四触发阀座St3配合以调节至第一触发室Ct1的连接。

在清洁阀124的关闭位置(图6a、图7a)，第一触发室Ct1对第三触发室Ct3敞开，以使通过控制连接器12485施加的真空(例如来自吸力发生器14的吸力)可以通过第一触发室Ct1和第三触发室Ct3向控制室Cc施加，如图7a中的箭头V1所示。

此外，在触发阀的关闭位置，通过第一触发阀体12482与第一触发阀座St1相互作用，第一触发室Ct1与环境压力隔离。

而且，在触发阀的关闭位置，通过第二触发阀体12483与第二触发阀座St2相互作用，第二触发室Ct2与环境压力隔离。

同样在触发阀的关闭位置，第二触发室Ct2对第三触发室Ct3敞开，以使由吸力发生器14施加的真空可以通过第二触发室Ct2和第三触发室Ct3施加到控制室Cc，如图7a中的箭头V2所示。

在触发阀的打开位置(图6b、7b)，通过第三触发阀体12484与第四触发阀座St4相互作用，第一触发室Ct1与第三触发室Ct3隔离，以使没有真空通过第一触发室Ct1和第三触发室Ct3施加到控制室Cc上。

此外，在触发阀的打开位置，通过第一触发阀体12482与第一触发阀座St1间隔开，第一触发室Ct1向环境压力敞开。

此外，在触发阀的打开位置，通过第二触发阀体12484与第二触发阀座St2间隔开，第二触发室Ct2向环境压力敞开。

同样在触发阀的打开位置，通过第二触发阀体12483与第三触发阀座St3相互作用，第二触发室Ct2与第三触发室Ct3隔离，以使没有真空通过第二触发室Ct2和第三触发室Ct3施加到控制室Cc。

因此，在触发阀的打开位置，控制连接器12485仅在第三触发室Ct3中抽真空，而不在控制室Cc中抽真空。

在第三触发阀座St3在第三触发阀室Ct3的外侧操作并且第四触发阀座St4在第三触发阀室Ct3的内侧操作的情况下，由真空连接器12485提供的力被平衡。

同样地，当触发阀处于关闭位置时，其中第一触发阀座St1在触发阀的环境压力侧上操作，并且第二触发阀座St2在经受来自吸力发生器14的真空的内侧操作的情况下，由真空连接器12485提供的力被平衡。

需指出，在触发阀座St1、St2、St3、St4和触发阀体12482、12843、12484之间的相互作用的每个面积处，可以提供密封件。这种密封件可以布置在阀座和/或阀体上。

需指出，第二触发阀体12483可以由一个或两个单独的阀体提供。

触发阀体12482、12843、12484通过触发轴12486彼此刚性连接。例如，触发阀关闭体12482、12843、12484可在触发阀的轴向方向上彼此对准，由此，阀关闭体可沿该轴向方向来回移动。

即，触发室Ct1、Ct2、Ct3内侧的较低压力将操作以将第一触发阀关闭体12482拉向第一触发阀座St1，同时，它将向内拉动第二触发阀关闭体12483远离第二阀座St2。

由于触发阀关闭体12482、12843、12484彼此刚性连接，因此作用在相应关闭体上的力将彼此平衡。

当触发阀关闭体12482、12843、12484处于阀124的关闭位置时，由于至控制室的连接，触发室Ct1、Ct2、Ct3内的压力将与控制室Cc中的压力相同。

当触发阀关闭体处于打开位置时，触发室Ct1、Ct2、Ct3将与环境气压连通，并因此控制室Cc也将与环境气压连通。

为了控制触发阀关闭体12482、12843、12484的位置，可以提供操作构件12487，该操作构件可以包括销，该销可以由操作员用手推动或拉动以关闭或打开触发阀。

可以设置弹簧(未示出)以将触发阀关闭体12482、12843、12484稍微朝触发阀的关闭位置偏置(图6a、图7a)。

可以提供致动器12488以控制触发阀关闭体12482、12843、12484的位置。作为示例，这种致动器可以形成为线圈，该线圈提供触发阀关闭体沿轴向方向的线性运动。

清洁阀124可以如下操作。

清洁阀124被安装在分离器主体126的下游侧处的分离器12的壁127中的开口，以使阀124的内侧向内朝向分离器的室，并且阀的外侧暴露于环境气压中。

流体连接125经由控制连接器12485设置到触发室/控制室Cc，并且在比分离器出口122更靠近吸力发生器14的位置处连接至分离器1的吸力发生器。例如，另一个分离器，诸如后分离器13，可以布置在分离器出口122与通向吸力发生器14的连接之间，以使向控制室Cc提供的压力比向分离器出口122提供的压力低。作为替代方案，控制连接器可以连接至单独的泵(未示出)，以用于抽真空和/或用于向触发室/控制室施加压力。

连接器12485与吸力发生器14之间的连接125可以由阀1253控制，该阀可以被布置为将触发室/控制室Cc选择性地连接至吸力发生器14或连接至环境压力。

在具有触发阀的实施例中，阀1253不是必需的。

在没有触发室的实施例中，连接125可以直接连接至控制室Cc，其中阀1253用于使触发该阀124打开。在这种情况下，可以直接从吸力发生器14或从蓄能器1251向控制室供应负压。

在正常运行期间，入口阀123将保持打开状态，清洁阀124也会保持打开状态，这是由于在控制连接器12485处产生的吸力大于分离器出口122处提供的吸力。

在分离器12运行的情况下，即，吸力发生器14被激活的情况下，入口阀123被关闭，从而在分离器12的室中提供了非常低的压力。同时，由于控制室Cc与吸力发生器14的连接，因此在控制室Cc中提供了甚至更低的压力。

通过控制室Cc中的较低压力以及可选地还有控制体1247a、1247b的较大有效表面积，在控制体1247a、1247b上提供的吸力将大于由分离器壳体127内侧的真空在阀关闭体1242上提供的吸力。因此，阀关闭体1242将保持在关闭位置，如图5a、图6a、图7a所示。

形成控制体的构件1247a、1247b的表面可以稍微凸出，以使膜可以在其中心部分处固定地附接到控制体，而在控制体1247a、1247b的边缘处，膜可以相对于控制体移动，以进一步增强其挠性。

作为另一选择，或另外地，膜的边缘可形成褶痕，以提供波纹管，以进一步增加其流动性。

一旦在分离器的室中建立了足够低的压力，和/或在关闭入口阀123的预定操作时间之后，使触发阀124打开。当触发阀打开时，环境气压流入控制室Cc，如图7b中的箭头V3、V4所示，以使控制室Cc中的压力迅速增加。当控制室Cc中的压力达到足够的水平时(由于触发室Ct1、Ct2、Ct3和控制室Cc的尺寸较小，并且触发阀的开口较大，所以压力很快上升)，控制体1247a、1247b上提供的力将减小，由此分离器室127中的较低压力将迫使阀关闭体1242打开，以迅速允许空气突然涌入，如箭头V5、V6所示，以使实现通过分离器主体126的反向流动，并且可选地，搅动了分离器主体126。实际上，这是一个非常快速的过程。

在清洁操作之后，使触发阀1248返回其关闭状态(图5a、图6a、图6b)，由此再次减小控制室Cc中的压力，直到作用在控制体1247a、1247b上的吸力足以使阀关闭体1242返回到其关闭位置为止。

然后可以根据需要重复清洁程序。

如果认为清洁已完成，则打开入口阀并恢复正常操作。

可选地，可以在吸力发生器14和控制连接器12485之间设置蓄能器1251。通过允许吸力发生器14经由蓄能器1251和止回阀1252操作，可以积累真空，以使当期望打开阀时可以为阀提供更快的响应时间。

连接器12485与吸力发生器14之间的连接125可以由阀1253控制，该阀可以被布置为将触发室/控制室选择性地连接至蓄能器1251或连接至环境压力。

作为又一选择，蓄能器1251可以被布置为提供高于环境压力的压力，以进一步加速阀124的打开。

蓄能器1251可以由机器的中空机架形成。即，真空或压力可以被存储在例如形成机器机架的中空梁的内侧。